Дегазация отрабатываемых угольных пластов

Наиболее часто применяемыми способами дегазации во всем мире являются:

а) предварительная дегазация с искусственным повышением газоотдачи;

• б) дегазация выработанного пространства и
• в) шахтно-бесшахтная дегазация.

Предварительная дегазация планируемых к отработке пластов производится в условиях естественного залегания угля, еще не испытывающего опорного горного давления. По дегазируемому пласту поперек столба из подготовительных выработок бурятся параллельные или пересекающиеся скважины, в которых собирается за счет естественной диффузии метан, кроме того, создав в скважинах вакуум, можно повысить на 20—30% газоотдачу пластов (рис. 4.4 и 4.5). Наиболее эффективны восстающие скважины и горизонтальные, наименее эффективны нисходящие скважины, пробуренные из подготовительных выработок (соотношение эффективности соответственно 1,3: 1,2: 1).

Рис. 4.4. Схема дегазации бортовыми скважинами при проведении пластовых выработок (Япония):

• 1 — штрек в почве нижнего пласта; 2 — квершлаг;
• 3 — откаточный штрек; 4 — лава нижнего слоя; 5 — лава верхнего слоя; 6 — наклонная дегазационная выработка;
• 7 — главный пласт; 8 — нижний пласт

Оптимальные параметры предварительной дегазации:

• — длина скважин 80—240 м (зависит от длины лавы);
• — диаметр скважин 100, 120 или 150 мм;
• — плотность сетки скважин 12—18 м/1000 т;
• — расстояние между скважинами 10—25 м;
• — длительность дегазации 12—24 месяцев. Предварительная дегазация снижает метаноносность

угля (на 3—5 м³/т угля или на 15—30%) и тем самым позволяет повысить производительность добычных комплексов.

Передовая дегазация осуществляется скважинами, пробуренными вдоль и поперек столба из подготовительных выработок по пласту с опережением очистной выемки, при этом метаноносность угля снижается на 30—60%.

Рис. 4.5. Схема предварительной дегазации мощного пологого пластавосстающими, горизонтальными и нисходящими скважинами (Караганда).

Оптимальные параметры передовой дегазации:

• — длина скважин 80—200 м;
• — диаметр скважин 100, 120 или 150 мм;
• — расстояние между скважинами 10—15 м;
• — длительность дегазации 20—60 суток.

Дегазация подрабатываемых угольных пластов подземными скважинами. На больших глубинах и при высокой метаноносности угля над основным пластом проходят опережающую горную выработку — коллектор, в которую собирается метан и иод которой возникает зона разгрузки от горного давления (опережение не более чем на 45—60 м). Из этой выработки бурятся дегазационные скважины (длиной 100—140 м и диаметром 100 мм) по пластам-спутникам и тем самым снижается выделение метана в основном пласте, кроме того, в коллекторе собирается газ и из выработанного пространства.

Дегазация выработанного пространства производится за счет отсасывания метана из зон обрушения над мощными пластами угля, для этого из ниш в бортах подготовительных выработок бурятся скважины выше купола обрушения пород: из каждой ниши по 2—5 скважин, расстояние между нишами 40—50 м, длина скважин 50—60 м.

Шахтно-бесгиахтный способ дегазации заключается в бурении с земной поверхности вертикальных скважин до уровня угольных пластов, где производится гидроразрыв, при этом суммарная мощность дегазируемых пластов должна быть не менее 3—4 м, глубина залегания пластов до 650 м, расстояние между скважинами 100—150 м, давление гидроразрыва 18—20 МПа. Кроме того, дегазации подвергаются участки, где очистные работы начнутся не позже, чем через 2—4 года. В США этим способом извлекается 70—85% всего каптируемого метана.

Предотвращение взрыва угольной и сланцевой пыли:

• — применение очистных комбайнов с резанием крупными стружками (будет меньше тонкодисперсных частиц), с увлажнением угля, сланцев;
• — осаждение пыли водяными завесами;
• — интенсивное проветривание;
• — побелка обнаженных на длительное время участков массива угля и сланцев.

Для пылеподавления при различных производственных процессах применяются технические средства и технологические мероприятия (табл. 4.5):

• — рациональные схемы вскрытия и системы разработки;
• — снижение диаметра бурового инструмента;
• — бурение шпуров с промывкой (расход воды на перфоратор от 5 до 10 л/мин);
• — осаждение пыли водяной завесой (переносными оросителями с расходом 0,1—0,2 л/с);
• — сокращение вторичного дробления;
• — сухое пылеулавливание специальными пылеуловителями типа ВНИЙ-1м-60, ДСН-3, УПЗ, ПВ-1 и др.;
• — нагнетание воды в угольный пласт;
• — вентиляция общешахтная и местная;
• — индивидуальные средства защиты от пыли.

Таблица 45

Классификация способов борьбы с рудничной пылью [21]

Продолжение табл. 4.5

Продолжение табл. 4.5

Окончание табл. 4.5